第六章润滑系构造与维修

第六章润滑系构造与维修 第一节润滑系作用 组成和工作原理 润滑系统的作用润滑系统的作用就是向各运动零件的摩擦表面输送清洁的机油 以达到润滑 清洗 冷却 密封 防锈蚀 液压 减振缓冲等作用 1 润滑 机油可润滑运动零件表面 减少摩擦阻力和磨损 减小发动机的功率消耗 2 清洗 机油在润滑系统内不断循环 清洗零件表面 带走因摩擦产生的金属磨屑和其他杂质 并减少金属磨屑的摩擦作用 3 冷却 机油在润滑系统内循环还可带走摩擦产生的部分热量 以使零件的摩擦表面不因温度过高而熔化 4 密封 机油的粘性在运动零件之间形成油膜 提高它们的密封性 有利于防止漏气或漏油 5 防锈蚀 机油在零件表面形成油膜 对零件表面起保护作用 防止腐蚀生锈 6 液压 润滑油还可用作液压油 如液压挺柱起液压作用 7 减振缓冲 在运动零件表面形成油膜 吸收冲击并减小振动 润滑方式由于发动机各运动零件的工作条件不同 对润滑强度的要求也不同 因而相应地采取不同的润滑方式 见图6 1 1 压力润滑 利用机油泵将具有一定压力的润滑油源源不断地送往摩擦表面 例如 曲轴主轴承 连杆轴承及凸轮轴轴承等处承受的载荷及相对运动速度较大 需要以一定压力将机油输送到摩擦面的间隙中 方能形成油膜以保证润滑 图6 1润滑系统的润滑方式 2 飞溅润滑 利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾来润滑摩擦表面 这种润滑方式可使裸露在外并承受较轻载荷的汽缸壁 相对滑动速度较小的活塞销 以及配气机构的凸轮表面 挺柱等得到润滑 3 定期润滑 发动机辅助系统中有些零件只需定期加注润滑脂 黄油 进行润滑 例如水泵及发电机轴承就采用的是这种方式 近年来在发动机上采用含有耐磨润滑材料 如尼龙 二硫化钼等 的轴承来代替加注润滑脂的轴承 润滑系统的组成与润滑油路组成润滑系统一般由机油泵 油底壳 润滑油管 润滑油道 机油滤清器 机油散热器 各种阀 传感器和机油压力表 温度表等组成 见图6 2 现代汽车发动机润滑系统的组成及油路布置方案大致相同 只是由于润滑系统的工作条件和具体结构的不同而稍有差别 图6 2桑塔纳2000发动机润滑系统组成示意图 1 旁通阀 2 机油泵 3 集滤器 4 油底壳 5 放油螺塞 6 安全阀 7 机油滤清器 8 主油道 9 分油道 10 曲轴 11 中间轴 12 压力开关 13 凸轮轴 1 机油泵 将润滑油从油底壳中抽出加压后 源源不断地送至各零件表面进行润滑 维持润滑油在润滑系统中的循环 机油泵大多数装在曲轴箱内 也有些机油泵装于曲轴箱外 机油泵是通过凸轮轴 曲轴或正时齿轮来驱动的 2 油底壳 用来储存润滑油 在大多数发动机上 润滑油还起到为润滑油散热的作用 3 机油滤清器 用来润滑油中的杂质 磨屑 油泥和水分等杂物 使送到各润滑部位的都是清洁的润滑油 4 各种阀 限压阀用来限制机油泵输出的润滑油压力 旁通阀用以保证润滑系统内油路畅通 当机油滤清器堵塞时 机油通过并联在其上的旁通阀直接进入润滑系统的主油道 防止主油道断油 机油细滤器的进油限压阀用来限制进入细滤器的流量 防止因进入细滤器的油量过多 导致主油道压力降低而影响润滑 机油压力表 温度表 为便于驾驶员随时掌握润滑系统工作状况的装置 发动机润滑油路发动机的润滑部位主要有曲柄连杆机构 配气机构以及正时齿轮室 其油路如图6 3所示 图6 3康明斯6BT柴油发动机润滑油路图 曲轴各轴颈与轴承 凸轮轴颈与轴承 挺柱等均采用压力润滑 活塞 活塞环 活塞销 汽缸壁 气门 凸轮等均采用飞溅润滑 发动机工作时 机油泵将油底壳内的机油经固定式集滤器初步过滤掉较大的机械杂质后分成两路 大部分机油经机油粗滤器进一步滤去较大的杂质后流入主油道 执行压力润滑的任务 另有一小部分机油流入机油细滤器 滤去较细的杂质和胶质后流回油底壳 对于安装了细滤器的发动机而言 细滤器与粗滤器及主油道是并联的 这是因为细滤器的阻力较大 若串联在主油道中则难以保证主油道的畅通 即难以保证运动机件的良好润滑 并使发动机消耗于机油泵的功率有所增加 细滤器并联式滤清方法 可使汽车每行驶50km左右 全部机油便过滤一次 需要指出的是 在轿车上已很少采用分流式细滤器 而普遍采用全流式滤清器 当机油泵出油压力低于0 1MPa时 机油细滤器上的限压阀关闭 以保证机油全部进入主油道 进入主油道的机油 通过上曲轴箱的五条并联的横向油道分别润滑主轴颈和连杆轴颈 流经主轴颈的机油从曲轴的斜向油道润滑连杆轴颈 同时也从曲轴的第四道轴颈处 经上油道通向凸轮轴与挺柱 润滑凸轮轴 挺柱和气门端部 当连杆大头的喷油孔与主轴承至连杆轴承的油道相通时 机油经该孔喷向汽缸壁和活塞等进行飞溅润滑 此外 流入活塞内部的机油润滑活塞销 许多发动机的润滑系统装有压力报警系统 例如桑塔纳发动机的润滑系统装有两个油压开关 其一 在缸盖上凸轮轴总油道的尾端 安装一个机油压力开关 称为最低压力报警开关 打开发动机点火开关 由机油压力开关控制的油压指示灯亮 当发动机起动后机油压力超过0 031MPa时 该灯熄灭 如发动机机油压力降至0 031MPa以下时 机油压力开关将油压指示灯电路接通 油压指示灯闪亮 其二 在滤清器盖上还设有一个油压开关 称为高压不足报警开关 当发动机转速大于2150r min时 如果机油压力低于0 18MPa 该开关将触点断开 警报灯闪亮 峰鸣器鸣响 提醒驾驶员更换机油滤芯 同时旁通阀打开 保证发动机内的机油润滑发动机各机件 第二节润滑系统主要机件构造和检修 机油泵目前发动机润滑系统中广泛采用的是齿轮式机油泵和转子式机油泵 1 齿轮式机油泵齿轮式机油泵由主动轴 主动齿轮 从动轴 从动齿轮 壳体等组成 如图6 5所示 两个齿数相同的齿轮相互啮合 装在壳体内 齿轮与壳体的径向和端面间隙都很小 主动轴与主动齿轮用键连接 从动齿轮空套在从动轴上 图6 5齿轮式机油泵 工作时 主动齿轮带动从动齿轮反向旋转 两齿轮旋转时 充满在齿轮齿槽间的机油沿油泵壳壁由进油腔带到出油腔 在进油腔一侧由于齿轮脱开啮合以及机油被不断带出而产生真空 使油底壳内的机油在大气压力的作用下经集滤器进入进油腔 而在出油腔一侧由于齿轮进入啮合和机油被不断带入而产生挤压作用 机油以一定压力被泵出 齿轮式机油泵结构简单 机械加工方便 工作可靠 使用寿命长 应用较广泛 转子式机油泵转子式机油泵由壳体 内转子 外转子和泵盖等组成 如图6 6所示 内转子用键或销子固定在转子轴上 由曲轴齿轮直接或间接驱动 内 外转子中心的偏心距为e 内转子带动外转子一起沿同一方向转动 内转子有4个凸齿 外转子有5个凹齿 这样内 外转子才能同向不同步地旋转 图6 6转子式机油泵 1 转子轴 2 内转子 3 外转子 4 油泵壳体 5 进油孔 6 出油孔 转子的齿形齿廓使得转子转到任何角度时 内 外转子每个齿的齿形廓线上总能互相成点接触 这样内 外转子间形成4个工作腔 随着转子的转动 这4个工作腔的容积是不断变化的 在进油道的一侧空腔 由于转子脱开啮合 容积逐渐增大产生真空 机油被吸入 转子继续旋转 机油被带到出油道的一侧 这时 转子正好进入啮合 使这一空腔的容积减小 油压升高 机油从齿间挤出并经出油道压送出去 这样 随着转子的不断旋转 机油就不断地被吸入和压出 转子式机油泵具有结构紧凑 外形尺寸小 重量轻 吸油真空度较大 泵油量大 供油均匀度好 成本低等特点 在中 小型发动机上应用广泛 齿轮式机油泵的检修 1 机油泵分解步骤 拆下机油集滤器和油管 用厚薄规检测传动齿轮与泵尾端的轴向间隙 磨损极限为0 15mm 图10 5为示意图 拆下机油泵紧固螺钉 分开泵盖和泵壳 取下衬垫和从动齿轮 如要更换从动齿轮 应用锉刀锉掉传动齿轮横销头部 铳出横销 压下传动齿轮 清洗分解后的全部零件 以便对零件进行检测 图6 5检测机油泵轴向间隙 图6 6检测主 被动齿轮啮合间隙 机油泵零件的检修 泵壳的检修检查机油泵轴孔的磨损程度 螺孔是否损坏 泵壳有无裂纹 机油泵壳主动轴孔与轴的配合间隙应为0 03 0 075mm 最大不得超过0 20mm 间隙超过规定 晃动泵轴有明显松旷感觉时 应将主动轴涂镀加粗 或用镶套法修复 泵盖的检查与修理 齿轮式机油泵驱动齿轮啮合时 产生的轴向力一般都向下 它使齿轮端面与泵盖内表面磨损 泵盖有磨损或翘曲 凹陷超过0 05mm时 应以车或研磨等方法进行修复 泵盖上装有限压阀时 还应检查弹簧的弹力和阀体 必要时应更换新品 泵轴的检查与修理 用千分表检查泵轴是否弯曲 如果指针摆差超过0 06mm 应进行校正 主动轴与轴套孔的配合间隙 使用限度为0 15mm 从动轴如有明显的单面磨损 可将其压出 把磨损面调转180 再压入孔内继续使用 主动轴上端铆固的传动齿轮与泵壳尾端之间的间隙一般为0 025 0 075mm 最大不超过0 15mm 超过时可在泵壳尾端焊修或加垫调整 齿轮的检查与修理 检查主 被动齿轮啮合间隙 可用厚薄规在互成120 处分三点测量 如图6 6所示 奥迪发动机机油泵啮合间隙的标准值为0 05mm 磨损最大不得超过0 20mm 齿隙增大 是由于齿轮的磨损或主动轴与泵壳 被动轴与齿轮轴孔之间磨损引起的 如果齿轮磨损不严重 可将齿轮转面使用 如磨损超过使用限度 应成对更换齿轮 主 被动齿轮与传动齿轮上如有毛剌 可用油石光磨 机油泵零件的检修 检测齿轮与泵体间的间隙 如图6 7所示 其标准值为 0 03 0 06mm 最大值为0 20mm 如果间隙超过最大值 应更换齿轮或机油泵总成 图6 7检测齿轮与泵体间的间隙 机油泵零件的检修 检查限压阀 如图6 8所示 往阀上涂一层机油 检查阀在自重的作用下 能否顺利落进阀孔内 如果不符合要求 应更换限压阀 图6 8检查限压阀 机油泵装复后应进行试验 确认性能良好后再装车 将机油泵和集滤器安装在一起 放入干净的机油盆中 用手沿顺时针方向移动机油泵轴 出油孔应有机油排出 如用拇指堵住出油孔 继续转动机油泵轴时 拇指有压力 说明机油泵工作正常 机油滤清器1 集滤器集滤器是具有金属网的滤清器 安装于机油泵进油管上 其作用是防止较大的机械杂质进入机油泵 见图6 9 目前汽车发动机所用的集滤器分为浮式集滤器和固定式集滤器 图6 9集滤器 a 滤网畅通时 b 滤网堵塞 浮式集滤器由浮子 滤网 罩及焊在浮子上的吸油管所组成 浮子是空心的 以便浮在油面上 固定管通往机油泵 安装后固定不动 吸油管套在固定管中 使浮子能自由地随油面升降 浮子下固装有金属丝制成的滤网 滤网有弹性 中央有环口 平时依靠滤网本身的弹性使环口紧压在罩上 罩的边缘有缺口 与浮子装合后便形成狭缝 当机油工作时 机油从罩与浮子之间的狭缝被吸入 经过滤网滤去粗大的杂质后 通过吸油管进入机油泵 见图6 9 a 当滤网被淤塞时 其上方的真空度增大 滤网克服自身的弹力上升而环口离开罩 此时机油不经过滤网而直接从环口进入吸油管内 见图6 9 b 以保证机油的供给不致中断 浮式集滤器飘浮于机油表面吸油 能吸入油面上较清洁的机油 但油面上的泡沫易被吸入 使机油压力降低 润滑欠可靠 因此目前应用不多 固定式集滤器淹没在油面之下 吸入的机油清洁度较差 但可防止泡沫吸入 润滑可靠且结构简单 逐步取代浮式集滤器 机油粗滤器粗滤器用于滤去机油中粒度较大的杂质 机油流动阻力小 它通常串联在机油泵与主油道之间 属于全流式滤清器 粗滤器是过滤式滤清器 其工作原理是利用机油通过细小的孔眼或缝隙时 将大于孔眼或缝隙的杂质留在滤芯的外部 根据滤芯的不同 有各种不同的结构形式 传统的粗滤器多采用金属片缝隙式和绕线式 金属片式粗滤器是一种永久性滤清器 由于它质量大 结构复杂 制造成本高等缺点 已基本被淘汰 现多采用纸质式和锯末式 纸质滤芯式机油粗滤器纸质滤清器的滤芯是用微孔滤纸制成的 如图6 10所示 为了增大过滤面积 微孔滤纸一般都折叠成扇形和波纹形 微孔滤纸经过酚醛树脂处理 具有较高的强度 抗腐蚀能力和抗水湿性能 具有质量小 体积小 结构简单 滤清效果好 过滤阻力小 成本低和保养方便等优点 得到了广泛地应用 图6 10纸质滤芯式机油粗滤器 机油细滤器EQ6100 1型发动机机油细滤器的构造如图6 11所示 滤清器外壳上固定着带中心孔的转子轴 转子体与转子体端套连成一体 其上压入三个衬套 套在转子轴上可以自由转动 压紧螺母将转子盖与转子体紧固在一起 转子下面装有止推轴承 转子上面装有支撑垫圈 并用压紧弹簧压紧 以限制转子的轴向移动 整个转子用滤清器端盖盖住 压紧螺套将滤清器端盖固定在外壳上 转子下端装有两个按中心对称水平安装的喷嘴 图6 11机油细滤器 发动机工作时 从油泵送来的机油进入滤清器进油孔 若油压低于0 1MPa 进油限压阀将不开启 机油则不进入滤清器而全部流入主油道 以保证发动机可靠润滑 当油压高于0 1MPa时 进油限压阀被顶开 机油沿壳体中转子轴内的中心油道 经出油孔进入转子内腔 然后经进油孔 通喷嘴油道从两喷嘴喷出 于是转子在喷射反作用力的推动下高速旋转 当油压为0 3MPa时 转子转速高达5000 6000r min 由于转子内腔的机油随着转子高速旋转 机油中的机械杂质在离心力的作用下被甩向转子壁 因此 洁净的机油由进油孔进入 再经喷嘴喷出 喷出的机油经滤清器出油口流回油底壳 在发动机工作中如机油温度过高 可旋松调整螺钉 让油通过球阀再经管接头流向机油散热器 当油压高于0 4MPa时 旁通阀打开 机油流回油底壳 离心式滤清器滤清能力高 通过能力好 且不受沉淀物影响 不需更换滤芯 只需定期清洗即可 但对胶质滤清效果较差 这种滤清器由于出油无压力 一船只用作分流式细滤器 在有些小功率发动机上也有用它作为分流式离心细滤器的 定期更换一次性机油滤清器现代轿车广泛采用一次性机油滤清器 其滤芯材料是纸质的 被过滤的杂质附着在滤芯外侧 长期使用会降低滤清器性能 因此使用到一定时间 一年或12000km 就应该更换机油滤清器 机油散热器在有些发动机上 为了使机油保持在最有利的温度范围内工作 除靠机油在油底壳内自然冷却外 还另装有机油散热器 1 是装在发动机冷却水散热器的前面 利用风扇风力使机油冷却 2 如6120型柴油机 将机油散热器装在冷却水路中 当油温较高时靠冷却水降温 而在起动暖车期间油温较低时 则从冷却水吸收热量迅速提高机油温度 曲轴箱通风 为了延长机油的使用期限 减少摩擦零件的磨损和腐蚀 防止发动机漏油 必须使发动机曲轴箱保持通风 将混合气和废气自曲轴箱内抽出 1 自然通风 自曲轴箱内抽出的气体可以直接导人大气中去 这种通风方式称为2 强制通风 也可以导人发动机的进气管内 这种通风方式称为 现代汽车发动机曲轴箱一般都采用强制通风 曲轴箱和进气管之间用抽气管相连 当发动机工作时 曲轴箱内的气体 经抽气管吸人气缸中 而新鲜空气经气门室罩上的小空气滤清器进入曲轴箱内 当发动机在小负荷低转速情况下 由于进气管真空度较大 阀克服弹簧的压紧力被吸靠在阀座上 曲轴箱内的废气经阀中心的小孔进入进气管 第三节润滑系常见故障诊断与排除 机油压力过低机油压力过低 其现象为压力指示低于规定值或刚起动时机油压力正常 而后压力降至零 主要原因 1 机油温度过高 机油劣化混有燃油或水 机油粘度标号低造成机油过稀 致使润滑系统达不到规定流量和压力 2 机油泵零件磨损 主 被动齿轮磨损严重 间隙过大 转子与泵壳间隙过大 O型密封圈或垫圈损坏 旁通阀关闭不严造成输油压力降低 3 发动机主轴承和连杆轴承间隙过大或油路泄漏造成机油压力下降 4 油底壳内机油储量不足或机油集滤器堵塞 机油泵不能正常吸油 造成机油压力过低 故障诊断与排除方法机油压力过低时的诊断 应根据故障原因逐项进行检查 1 抽出油尺 检查机油储量是否过低 机油是否变稀 若机油储量不足 刚起动时 机油泵输油具有一定压力 当机油正常循环时 油底壳油量减少 机油泵不能正常吸油 造成润滑系统内压力下降 出现刚起动时机油压力表压力正常 然后压力下降到零左右的现象 机油质量变劣 变稀 泄漏 机油泵达不到规定的流量和压力 致使机油压力偏低 2 检查机油压力表和机油感应塞工作是否正常 如果机油压力表良好 可将机油压力感应塞从缸体上拆下来 用棉丝堵住机油压力感应塞孔 短暂地起动发动机 若机油从油道中喷出有力 说明感应塞失灵 若机油只是向外流无压力 则说明感应塞良好 应检查旁通阀弹簧是否过软或折断 3 拆下油底壳 检查集滤器是否有污物堵塞 检查机油泵是否磨损严重而使机油压力降低 4 最后应考虑是否车辆使用过久 以及曲轴 连杆轴承间隙是否过大 这些也能引起机油泵压力不足 机油压力过高机油压力过高 其现象为机油压力表的读数高于规定值 压力表读数虽低 但高压机油冲裂机油压力传感器或机油滤清器盖等 1 主要原因 1 机油粘度过大 2 限压阀调整不当或失效 3 汽缸体的油道堵塞 4 机油初滤器堵塞 且旁通阀开启困难 5 机油压力表或其传感器工作不良 6 曲轴主轴承连杆轴承或凸轮轴轴